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佛山回收西門子PLC模塊 佛山回收西門子PLC模塊
飛輪蓄電系統(tǒng)能防止數(shù)據(jù)中心停運(yùn),它們甚至可以為起重機(jī)提供動(dòng)力。迄今為止,類似蓄電裝置均要求進(jìn)行繁復(fù)的維護(hù)。西門子新推出的解決方案,將很快改變這種狀況。
過去,如果數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商想要保護(hù)其服務(wù)器不受斷電影響,那么,他需要一臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和大量電池,后者是一種名為“不間斷電源(UPS)”設(shè)備的組成部分。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)需耗時(shí)15秒左右。在此期間,電池可為機(jī)房持續(xù)供電。但是,盡管電池是很好的蓄電裝置,但它們并不能儲(chǔ)蓄大量電能,而服務(wù)器的能耗卻很高。目前,電池依然是解決方案。但西門子中央研究院的Matthias Gerlich博士認(rèn)為,飛輪蓄電系統(tǒng)是合理的替代方案。他指出:“它們能快速輸出很高的功率,無需占用太大空間,也不要求帶空調(diào)的機(jī)房。”
飛輪蓄電系統(tǒng)由沉重的轉(zhuǎn)子——即飛輪——和亦可用作發(fā)電機(jī)的電機(jī)構(gòu)成。電機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪以額定運(yùn)行速度旋轉(zhuǎn),從而儲(chǔ)蓄動(dòng)能。反過來,飛輪可以將旋轉(zhuǎn)動(dòng)能傳遞至電機(jī)/發(fā)電機(jī),由后者將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。這種裝置可以在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生數(shù)千千瓦的電能。
以前飛輪蓄電系統(tǒng)的問題在于,它們通常價(jià)格高昂,并且要求進(jìn)行繁復(fù)的維護(hù)。然而,Gerlich和他的團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一個(gè)運(yùn)行成本更低的可靠系統(tǒng)。目前他們正在對原型機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。
電機(jī)被安裝到飛輪蓄電系統(tǒng)中。
260公斤重的飛輪以每分鐘9,000轉(zhuǎn)的速度運(yùn)行
西門子的這個(gè)系統(tǒng)能提供持續(xù)15秒、功率125千瓦的電能。這個(gè)系統(tǒng)高約一米,直徑60厘米。其核心是一個(gè)重達(dá)260公斤的鋼制飛輪,在全真空環(huán)境中,它在磁懸浮軸承的作用下懸浮于空,并以每分鐘9,000轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)。Gerlich解釋道,“飛輪在磁懸浮軸承的作用下旋轉(zhuǎn),因而幾乎無需任何維護(hù)。”
飛輪上方,安裝了一臺(tái)配有電力電子系統(tǒng)的西門子電機(jī)。Gerlich指出:“這些電機(jī)經(jīng)專門設(shè)計(jì),可運(yùn)行很長時(shí)間,此外,得益于大批量生產(chǎn),其成本不是很高。”電機(jī)本身不是在真空中,而是在大氣壓力下運(yùn)行。Gerlich的團(tuán)隊(duì)面臨的挑戰(zhàn)是將處于真空狀態(tài)的飛輪,與在大氣壓力下運(yùn)行的電機(jī)連接起來。他們的解決方案是使用帶兩個(gè)轉(zhuǎn)子的磁阻耦合器——這支團(tuán)隊(duì)已向德國慕尼黑局申報(bào)這項(xiàng)發(fā)明的。
在這個(gè)系統(tǒng)中,一個(gè)陶瓷板充當(dāng)了將飛輪與電機(jī)分隔開的真空隔板。此外,有兩個(gè)齒形離合器片,它們分別位于距陶瓷板三毫米處。一個(gè)連接到飛輪上,另一個(gè)安裝在電機(jī)軸承上。為了從飛輪蓄電系統(tǒng)獲得電能,電機(jī)在開啟后將以9,000 rpm的轉(zhuǎn)速運(yùn)行,這也是飛輪的旋轉(zhuǎn)速度。然后,使用電磁體來產(chǎn)生磁場,在兩個(gè)離合器片之間形成牽引力。因其磁中性,真空隔板不會(huì)妨礙這個(gè)過程。牽引力可使系統(tǒng)嚙合,此時(shí),電機(jī)就充當(dāng)了發(fā)電機(jī),提供所需電能。
裝配前,飛輪蓄電系統(tǒng)被打開。
陶瓷板將飛輪與電機(jī)分隔開來。
安裝已獲得的磁阻耦合器。
電機(jī)安裝精度必須達(dá)到毫米級。
對飛輪蓄電系統(tǒng)進(jìn)行功能試驗(yàn)。
低維護(hù)設(shè)計(jì),降低運(yùn)行成本
電磁體接通,系統(tǒng)嚙合;電磁體關(guān)斷,系統(tǒng)分離。這個(gè)過程十分簡單,但其開發(fā)過程卻十分漫長。工程師不得不為電機(jī)開發(fā)一個(gè)足夠厚的、不會(huì)在系統(tǒng)嚙合時(shí)發(fā)生彎曲的離合器片。與此同時(shí),離合器片必須足夠輕,以保證電機(jī)能盡快達(dá)到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速。工程師開發(fā)的離合器片厚僅7毫米,因而,電機(jī)可在短短150毫秒內(nèi)達(dá)到9,000 rpm的轉(zhuǎn)速。換句話說,這個(gè)系統(tǒng)能在轉(zhuǎn)瞬之間輸出電能。這意味著,當(dāng)發(fā)生斷電時(shí),這個(gè)系統(tǒng)也能用于在柴油發(fā)電機(jī)開始供電之前,維持電源穩(wěn)定。
為設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)而付出的努力沒有白費(fèi),正如Gerlich在報(bào)告中所指出的,西門子飛輪系統(tǒng)的維護(hù)要求低于競爭對手的解決方案。Gerlich說:“在我們的系統(tǒng)中,僅當(dāng)必須讓飛輪以設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí),或者發(fā)電時(shí),電機(jī)才會(huì)工作。”另一方面,在常規(guī)飛輪系統(tǒng)中,電機(jī)和飛輪被牢牢地連接在一起,電機(jī)會(huì)隨飛輪不停運(yùn)行。這意味著必須更加頻繁地維護(hù)電機(jī)。此外,西門子飛輪系統(tǒng)不要求任何昂貴的特殊組件。相比而言,競品的電機(jī)也是在真空中運(yùn)行,“但在真空中運(yùn)行的電機(jī)成本不菲,”Gerlich解釋道。
對超級電容器構(gòu)成競爭
價(jià)格實(shí)惠的標(biāo)準(zhǔn)組件、低維護(hù)設(shè)計(jì)、低運(yùn)行成本。有了這樣的賣點(diǎn),西門子推出的飛輪蓄電系統(tǒng)或許很快將對超級電容器構(gòu)成競爭。Gerlich表示,“我們想打造一個(gè)價(jià)位與超級電容器相當(dāng)?shù)南到y(tǒng)。” 工業(yè)企業(yè)一般采用超級電容器來在短時(shí)間內(nèi)提供大量電能。然而,超級電容器的缺點(diǎn)在于其充電次數(shù)有限。而西門子的飛輪系統(tǒng)可以根據(jù)需要無限次運(yùn)行。需要更換的只有電機(jī)——在其運(yùn)行數(shù)千小時(shí)之后。
未來,這個(gè)系統(tǒng)可能被用于各式各樣的應(yīng)用。譬如,它可以在斷電時(shí)用作備用系統(tǒng)。不過,工業(yè)企業(yè)也可以使用這個(gè)系統(tǒng)。Gerlich還認(rèn)為,起重機(jī)可以使用這個(gè)系統(tǒng)。這是因?yàn)樯e重物要在短時(shí)間內(nèi)耗用大量電能,飛輪系統(tǒng)可以提供這樣的電能。當(dāng)載荷降低時(shí),它可以重新獲得電能,以用于再次加快飛輪轉(zhuǎn)速。電動(dòng)汽車也能受益于飛輪蓄電系統(tǒng)。Gerlich說:“目前尚未計(jì)劃任何汽車應(yīng)用,但不能排除其可能性。”